南方鲇幼魚消化系統(tǒng)生理功能與組織結(jié)構(gòu)的表型適應(yīng)性研究.pdf

1、本研究以暖水性、伏擊攝食魚類南方鲇(Silurus meridionalis Chen)幼魚為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,運(yùn)用生理生態(tài)學(xué)、組織學(xué)、組織化學(xué)、電鏡技術(shù)等研究手段和方法,在25±0.5℃水溫條件下,進(jìn)行了四個(gè)系列的實(shí)驗(yàn),分別研究了南方鲇的胃排空特征及其數(shù)學(xué)模型、非饑餓狀態(tài)下攝食代謝的生理機(jī)制、饑餓和恢復(fù)攝食對(duì)消化系統(tǒng)生理功能和組織結(jié)構(gòu)的影響。其中,實(shí)驗(yàn)一測(cè)定了在南方鲇幼魚攝食6％魚體重泥鰍餌料后的不同時(shí)間胃內(nèi)含物的重量,探討胃排空特征并確定實(shí)

2、驗(yàn)魚胃排空的最優(yōu)數(shù)學(xué)模型:實(shí)驗(yàn)二是研究非饑餓狀態(tài)下(禁食72h)南方鲇幼魚的攝食代謝反應(yīng),消化酶活性的時(shí)空變動(dòng)規(guī)律以及消化腺和腸道的形態(tài)性狀反應(yīng);實(shí)驗(yàn)三是研究不同饑餓時(shí)間(0 d、8 d、16 d、24 d、32 d)對(duì)南方鲇幼魚靜止代謝率和呼吸頻率、消化系統(tǒng)生理功能和組織結(jié)構(gòu)的影響;實(shí)驗(yàn)四研究不同饑餓時(shí)間(0 d、16 d、32 d)的南方鲇幼魚在恢復(fù)攝食后的攝食代謝特征、消化系統(tǒng)生理功能和組織結(jié)構(gòu)的攝食反應(yīng)。主要研究結(jié)果:
　

3、　 (1)南方鲇幼魚胃排空呈現(xiàn)先慢后快再慢的變化特征,其最優(yōu)數(shù)學(xué)模型為平方根模型(Y0.5=-0.051×t+1.889,R2=0.86,P＜0.001);進(jìn)一步細(xì)化胃排空率的使用場(chǎng)合,提出魚類的廣義胃排空率和狹義胃排空率兩個(gè)生理學(xué)概念。饑餓導(dǎo)致南方鲇幼魚的胃排空率明顯下降,胃排空時(shí)間顯著延長(zhǎng)。
　　 (2)南方鲇幼魚腸道的最大生理負(fù)荷的出現(xiàn)時(shí)間(16h)晚于胃(8h),消化腺的功能變動(dòng)是消化道生理負(fù)荷空間改變的協(xié)調(diào)結(jié)果。蛋白

4、質(zhì)水解酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶)和脂肪水解酶(脂肪酶)的攝食反應(yīng)明顯大于碳水化合物水解酶(淀粉酶),并且部分消化酶活性(如脂肪酶)存在空間分布差異。非饑餓期間南方鲇幼魚腸道和肝臟組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
　　 (3)首次發(fā)現(xiàn)饑餓期間南方鲇幼魚進(jìn)行單側(cè)鰓蓋張閉的呼吸活動(dòng),單側(cè)鰓蓋張閉的實(shí)驗(yàn)魚的呼吸頻率明顯高于雙側(cè)鰓蓋張閉的個(gè)體(P＜0.05);隨饑餓時(shí)間的延長(zhǎng),進(jìn)行單側(cè)鰓張閉的實(shí)驗(yàn)魚的比例下降(48.8％→13.4％)。
　　 (4)

5、南方鲇幼魚的體重、肥滿度、消化系統(tǒng)濕重、肝重及其肝指數(shù)均隨饑餓時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著下降,消化系統(tǒng)重量的損失比例高于其它器官、組織,而胰腺和膽囊重量卻無(wú)明顯變動(dòng)。饑餓期間南方鲇幼魚不同消化器官的功能下調(diào)程度存在差異,相比于胃,腸道和胰腺較為明顯。
　　 (5)饑餓后南方鲇幼魚的肝細(xì)胞形態(tài)明顯縮小(P＜0.05),長(zhǎng)徑的縮小比率小于短徑;胃和腸道的粘膜層厚度顯著降低(P＜0.05),并且中腸和后腸的單位面積杯狀細(xì)胞密度也明顯減少(P＜0

6、.05),但杯狀細(xì)胞形態(tài)較為穩(wěn)定;饑餓導(dǎo)致前腸、中腸微絨毛的高度和吸收面積明顯下降(P＜0.05),但二者微絨毛寬度和密度的變化并不顯著,后腸微絨毛的所有形態(tài)參數(shù)均無(wú)顯著變動(dòng)。
　　 (6)饑餓導(dǎo)致南方鲇幼魚的靜止代謝率顯著下降(P＜0.05),恢復(fù)攝食后,其攝食代謝峰值和攝食代謝空間與饑餓時(shí)間呈負(fù)相關(guān),但峰值出現(xiàn)時(shí)間、峰值比率、SDA時(shí)間、SDA總耗能和SDA系數(shù)卻與饑餓時(shí)間呈正相關(guān)。首次發(fā)現(xiàn)在較低攝食水平(6％魚體重)條件下

7、南方鲇幼魚的攝食后穩(wěn)定代謝率與饑餓時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。
　　 (7)恢復(fù)攝食對(duì)南方鲇幼魚的消化系統(tǒng)重量無(wú)明顯影響(P＞0.05),但肝臟濕重變化明顯(P＜0.05),其先上升后下降的恢復(fù)特征與膽汁體積的相反,二者的恢復(fù)程度均較為顯著(P＜0.05)。胰腺和消化道的消化酶活性基本恢復(fù)至饑餓前水平,胃的無(wú)明顯變化。胃液、膽汁pH值的饑餓和恢復(fù)攝食反應(yīng)均強(qiáng)于前腸、中腸和后腸(P＜0.05)。
　　 (8)恢復(fù)攝食后南方鲇幼魚的肝細(xì)胞

8、形態(tài)變化顯著,長(zhǎng)徑和短徑也明顯增加(P＜0.05),細(xì)胞間隙明顯縮小,細(xì)胞內(nèi)含物量增加,肝細(xì)胞密度無(wú)明顯變化?；謴?fù)攝食后前腸和中腸微絨毛高度和吸收面積基本恢復(fù)(P＜0.05),后腸微絨毛的形態(tài)參數(shù)均無(wú)顯著變動(dòng)。
　　 主要研究結(jié)論:
　　 (1)南方鲇胃排空呈現(xiàn)先慢后快再慢的變化特征,其最優(yōu)數(shù)學(xué)模型為平方根模型,該種魚胃排空活動(dòng)的饑餓影響十分明顯。研究提示,親緣關(guān)系較近、食性相同、消化道結(jié)構(gòu)相似的魚類可能具有類似的胃排空

9、特征和相同的最優(yōu)數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)消化道中的食物空間改變導(dǎo)致南方鲇不同消化器官的最大生理負(fù)荷的出現(xiàn)時(shí)間存在先后次序,消化腺的功能變動(dòng)是消化道生理負(fù)荷空間改變的協(xié)調(diào)結(jié)果;消化酶的不同攝食反應(yīng)與餌料類型、食性有關(guān);穩(wěn)定的腸道和肝臟組織結(jié)構(gòu)是連續(xù)攝食對(duì)消化系統(tǒng)生理需求的間接體現(xiàn)。
　　 (3)在環(huán)境食物資源匱乏條件下,南方鲇通過降低維持代謝下調(diào)消化系統(tǒng)的功能狀態(tài),同時(shí)適應(yīng)性下調(diào)消化道和肝臟的組織結(jié)構(gòu),以減少能量支出;恢復(fù)

10、攝食后,南方鲇消化系統(tǒng)的功能恢復(fù)速率快于結(jié)構(gòu)調(diào)整。(4)Secor于1995年提出了“pay before pumping”現(xiàn)象,認(rèn)為該生理現(xiàn)象可能普遍存在于不經(jīng)常攝食動(dòng)物中,動(dòng)物消化系統(tǒng)隨饑餓時(shí)間延長(zhǎng)的萎縮程度不斷提高,其攝食代謝峰值、SDA總耗能和SDA系數(shù)將明顯增加。然而,本研究結(jié)果并不完全支持該假說,攝食代謝峰值隨饑餓時(shí)間呈下降趨勢(shì),且在較低攝食水平下攝食后穩(wěn)定代謝水平與饑餓時(shí)間呈負(fù)相關(guān),上述現(xiàn)象與饑餓時(shí)間越長(zhǎng),南方鲇幼魚消化系